Амплитудна модулация и нейното подобрение

Панелът на всяко модерно радио има превключвател AM-FM. Като правило средният потребител не мисли какво означават тези букви, достатъчно е да запомните, че FM има любимото си VHF радио, което излъчва сигнал в стерео и с отлично качество и можете да хванете "Mayak" на AM. Ако погледнете техническите подробности поне на нивото на инструкциите на потребителя, се оказва, че AM е амплитудна модулация, а FM е честотната модулация. Кои са те различни?

За да чуете музика от високоговорителя на радиото, звуков сигнал трябва да претърпят някои промени. На първо място, тя трябва да бъде подходяща за радиоразпръскване. Амплитудната модулация беше първият начин, по който комуникационните инженери се научиха да предават гласови и музикални програми на въздуха. Американският Фесендън през 1906 г., с помощта на механичен генератор, получава колебания от 50 kilohertz, което се превръща в първата носеща честота в историята. След това той решава техническия проблем по най-простия начин, като инсталира микрофон на изхода на намотката. Когато бъде изложен звукови вълни на прах въглища вътре в мембранната кутия съпротивлението му се промени и стойността на сигнала, идващ от генератора към предавателната антена намалява или нараства в зависимост от тях. По този начин е измислена амплитудна модулация, т.е. промяна в обхвата на носещия сигнал, така че формата на линията на обвивката съответства на формата на предавания сигнал. През двадесетте години механичните генератори бяха заменени с електронни тръбни лампи. Това значително намали размерите и теглото на предавателите.

Модулация на честотата се различава от амплитудата по това, че промяната на носещата вълна остава непроменена, честотата й варира. С развитието на електронната база и технологията на веригата се появиха и други методи, с помощта на които информационният сигнал "седна" на честотата на радиочестотния диапазон. Промяната в ширината на фазите и импулсите даде фазовете на имената и модулациите на ширината на импулсите. Изглежда, че амплитудната модулация като метод на радиопредаване е остаряла. Но в противен случай тя се задържа, макар и в леко променена форма.

Нарастващите изисквания за насищане на честотата на информацията подтикнаха инженерите да търсят начини да увеличат броя на предаваните канали на една и съща дължина на вълната. Каналите за многоканално излъчване са дефинирани Теоремата на Котелникков и Nyquist бариерата, обаче, в допълнение към квантуване на сигнала, стана възможно да се увеличи информационното натоварване на комуникационен канал чрез промяна на фазата. Квадратура-амплитудна модулация е такъв метод за предаване, при който различни сигнали се предават на една честота, изместени във фаза един спрямо друг с 90 градуса. Четирифазните формират квадратура или комбинация от два компонента, описани от тригонометричните функции sin и cos, откъдето идва и името.

Амплитудната модулация на квадратура е широко разпространена в цифровите комуникации. По своята същност тя е комбинация от фазова и амплитудна модулация.